[發明專利]光感驅動纖維及其制備方法、光驅動馬達和光驅動納米機械臂

在審

• 申請號: 202011020333.2
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112144137A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 彭令;陳歡雨;彭蘭;鄧玉穎;廖偉冬;呂慶華
• 申請（專利權）人: 深圳四維開拓知識產權服務有限公司
• 主分類號: D01F6/36
• 分類號: D01F6/36;C08F220/36;C08F220/14;B82Y40/00
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• 代理人: 暫無信息

1.一種光感驅動纖維，其特征在于，包括光感高分子材料，所述光感高分子材料的結構式如式(Ⅰ)：

所述k取值為4～12中的任一整數，所述m取值為1～10中的任一整數，所述n取值為1～10中的任一整數，所述p取值為10～100中的任一整數；

所述光感驅動纖維的直徑為100～1000nm，所述光感高分子材料的聚合物鏈沿所述光感驅動纖維的軸向排布。

2.如權利要求1所述的光感驅動纖維，其特征在于，所述k取值為6，所述m取值為5～8中的任一整數，所述n取值為5～8中的任一整數，所述p取值為50～80中的任一整數。

3.一種光感驅動纖維的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

制備單體：提供式(Ⅱ)化合物并溶解于第一有機溶劑中，所述第一有機溶劑的溫度設置為4℃以下，將甲基丙烯酰氯溶于第二有機溶劑制得甲基丙烯酰氯溶液，向所述第一有機溶劑中滴加甲基丙烯酰氯溶液，滴加完成后再將第一有機溶劑的混合液轉移至室溫條件下，攪拌8～72h，過濾、蒸發第一有機溶劑及第二有機溶劑，再將蒸發后的固體溶于第三有機溶劑中，依次用碳酸氫鈉水溶液和去離子水萃取，蒸發第三有機溶劑，制得如式(Ⅲ)所示的單體；

制備聚合物：將所述單體與丙烯酸甲酯、偶氮二異丁腈混溶于甲苯中并排除混合體系中的氧氣，再將混合體系加熱至65～75℃反應12～72h，通過沉淀法提純粗產物、制得聚合物；

靜電紡絲：將所述聚合物溶于第四有機溶劑以制得聚合物濃度為300～500mg/ml的紡絲原液，靜電紡絲制得光感驅動纖維；

其中，所述第一有機溶劑中包括有機堿，所述k取值為4～12中的任一整數。

4.如權利要求3所述的光感驅動纖維的制備方法，其特征在于，在制備單體步驟中，所述第一有機溶劑為三乙胺的四氫呋喃溶劑，所述第二有機溶劑為四氫呋喃，所述第三有機溶劑為二氯甲烷；

所述甲基丙烯酰氯與式(Ⅱ)化合物的摩爾比為1～5:1；所述甲基丙烯酰氯與三乙胺的摩爾比為0.5～5:1。

5.如權利要求3所述的光感驅動纖維的制備方法，其特征在于，在制備單體步驟中，蒸發第三有機溶劑后，再將蒸發后的固體轉移至乙醇/丙酮混合物中重結晶，所述乙醇與丙酮的摩爾比為6:1。

6.如權利要求3所述的光感驅動纖維的制備方法，其特征在于，在制備單體步驟中，所述式(Ⅱ)化合物采用如下方法制備：

提供4-苯基偶氮酚和碳酸鉀，將4-苯基偶氮酚和碳酸鉀溶于二甲基甲酰胺中，向二甲基甲酰胺中添加碘化鉀后再將式(Ⅳ)化合物逐滴添加到二甲基甲酰胺中；

將反應混合物轉移至95～105℃下攪拌10～48h，過濾得到酒紅色透明溶液，再將二甲基甲酰胺蒸發并用去離子水洗滌所得固體，進一步轉移至丙酮中重結晶，制得式(Ⅱ)化合物；

所述4-苯基偶氮酚、式(Ⅳ)化合物及碳酸鉀的摩爾比為1:1～5:1～5，所述4-苯基偶氮酚與碘化鉀的摩爾比為20～25:1。

7.如權利要求3所述的光感驅動纖維的制備方法，其特征在于，在制備聚合物步驟中，通過冷凍-排空-解凍法排除混合體系中的氧氣，所述單體、丙烯酸甲酯與偶氮二異丁腈的摩爾比為50～200:25～100:1。

8.如權利要求3所述的光感驅動纖維的制備方法，其特征在于，在靜電紡絲步驟中，所述第四有機溶劑為六氟異丙醇，所述靜電紡絲的參數為：紡絲原液的注射速度為0.5ml/h，噴嘴與收集器之間的距離為15cm，外加電壓為30KV，注射器型號為5ml，溫度為25～30℃，空氣濕度為15～25％。

9.一種光驅動馬達，其特征在于，包括權利要求1-3任一項所述的光感驅動纖維。

10.一種光驅動納米機械臂，其特征在于，包括固定端、納米固定臂和納米驅動臂，所述納米固定臂為非光感驅動纖維，所述納米驅動臂為權利要求1-3任一項所述的光感驅動纖維；

所述納米固定臂的一端和納米驅動臂的一端均固定于固定端上，所述納米驅動臂在光照下以靠近或者遠離納米固定臂。